Question

【題目】如圖所示，某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)燃料電池并探究氯堿工業(yè)原理的相關(guān)問(wèn)題，其中乙裝置中X為離子交換膜。

請(qǐng)按要求回答相關(guān)問(wèn)題：

（1）甲烷燃料電池負(fù)極電極反應(yīng)式是：____________________________________。

（2）乙中X是_________交換膜，向乙中加入幾滴酚酞溶液，工作一段時(shí)間后鐵電極附近溶液變紅，請(qǐng)用化學(xué)用語(yǔ)解釋相關(guān)原因______________________________________________

（3）若在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，有4.48 L氧氣參加反應(yīng)，則乙裝置中C電極上生成的氣體的物質(zhì)的量為__________。

（4）欲用丙裝置給銅鍍銀，b應(yīng)是____________（填化學(xué)式）。

（5）化學(xué)在環(huán)境保護(hù)中起十分重要的作用，電化學(xué)降解法可用于治理水中硝酸鹽污染，電化學(xué)降解NO3—的原理如圖所示。

①Ag-Pt電極上的電極反應(yīng)式為___________________________。

②若電解過(guò)程中轉(zhuǎn)移了2 mol電子，則膜兩側(cè)電解液的質(zhì)量變化差(Δm左-Δm右)為________g。

Answer 1

【答案】CH4－8e－＋10OH－= CO32－＋7H2O 陽(yáng)離子 鐵為陰極，氫離子放電，剩余氫氧根離子，氫氧根濃度不斷增大，使得酚酞溶液變紅。 0.4 mol Ag 2NO3－＋10e－＋12H＋= N2↑＋6H2O 14.4g

【解析】

⑴甲烷燃料電池，燃料作負(fù)極，氧化劑作正極，其負(fù)極電極反應(yīng)式是：CH4－8e－＋10OH－= CO32－＋7H2O，

故答案為：CH4－8e－＋10OH－= CO32－＋7H2O；

⑵為了阻止陰極產(chǎn)生的OH-通過(guò)離子交換膜進(jìn)入陽(yáng)極室，和陽(yáng)極產(chǎn)生的Cl2反應(yīng)，乙中X采用的是陽(yáng)離子交換膜，向乙中加入幾滴酚酞溶液，工作一段時(shí)間后鐵電極附近溶液變紅，原因是鐵為陰極，氫離子放電，剩余氫氧根離子，氫氧根濃度不斷增大，使得酚酞溶液變紅。

故答案為：陽(yáng)離子；鐵為陰極，氫離子放電，剩余氫氧根離子，氫氧根濃度不斷增大，使得酚酞溶液變紅。

⑶若在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，有4.48 L氧氣參加反應(yīng)，根據(jù)電子守恒，氧氣和氯氣的物質(zhì)的量之比為1:2，

x = 0.4 mol

則乙裝置中C電極上生成的氣體的物質(zhì)的量為0.4 mol

故答案為：0.4 mol

⑷電鍍時(shí)鍍件作陰極，鍍層金屬作陽(yáng)極，所以丙裝置給銅鍍銀，b是陽(yáng)極，用Ag，

故答案為：Ag；

⑸Ag-Pt電極上，氮的化合價(jià)降低，發(fā)生還原反應(yīng)，其電極反應(yīng)式為2NO3－＋10e－＋12H＋= N2↑＋6H2O，

故答案為：2NO3－＋10e－＋12H＋= N2↑＋6H2O；

若電解過(guò)程中轉(zhuǎn)移電子為2 mol，

解得y = 1 mol z = 2 mol c = 0.5 mol

左邊質(zhì)量減少即為消耗水的質(zhì)量18 g，右邊質(zhì)量減少為生成氮?dú)獾馁|(zhì)量再減去移動(dòng)過(guò)來(lái)的氫離子的質(zhì)量即

Δm左-Δm右 = 18g – 3.6g =14.4g。